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《气体的等温变化》教学设计工作单位：姓名：1——物理观念：1、知道等温变化的P-V 和P-1/V 图线及其物理意义。
2、知道气体等温变化的规律——波意耳定律，会用其解释现象和解决实际问题。
科学思维：1、通过运用控制变量的科学思维方法，探究质量一定时，气体的压强和体积的关系。
2、通过探究气体等温变化的规律实验，培养学生科学抽象的思维能力和批判性思维能力。
科学探究：通过真实情境的分析、实验设计及操作、数据分析、误差的分析等培养学生问题、证据、解释、交流的能力。
科学态度与责任：1 、通过对实验结果的误差分析，培养学生实事求是、严谨客观的科学态度。
2、通过规律的飞天航天服中的应用，鼓励学生努力学习报效祖国的责任感。
教学重难点重点：用DIS 实验系统探究气体等温变化的规律难点：能通过实验，引导学生感知并自行归纳出气体压强和体积的关系教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图任务一演示实验：任务二创设实验反思情境演示实验：瓶“吞”鸡蛋（第一次瓶常温、第二次用开水把瓶烫一下）提问：第一次鸡蛋处于什么状态，满足什么规律？第二次鸡蛋掉下去了，为什么？追问：在瓶“吞”鸡蛋的过程中，瓶内密封的一定质量的气体发生变化了吗？怎么变化？在瓶“吞”鸡蛋中演示中，瓶被开水烫滚。
随时间推移，瓶内密封气体温度降低，瓶内气体的压强、体积随之减小改变。
这表明一个量的变化，会引起另外两个的变化。
提问：1、当我们面对三个变量，想要研究其中两个变量之间的关系时，会采用什么方法？2、如果我们要研究气体的压强和体积之间的关系，该怎么做？3 、一定质量的某种气体，在温度一定时，压强和体积之间有什么关系呢？学生观察实验现象学生思考、分组讨论学生反思、分析、交流通过演示实验，增加学生兴趣。
启发学生关注气体状态的变化以及状态参量之间的关系。
学生通过对情境的反思、分析，形成初步的物理观念——气体的三个状态参量是相关的，启发学生通过控制实验条件在实验室条件下探究任务三定性初探任务四分组讨论、设计实验方案任务五学生分组实验（文香Dislab 数字实验系统探究气体等温变化的规律）组织学生将针管一端封闭，缓慢挤压注射器活塞，观察密封气体体积的变化，感受不断挤压过程手的受力情况。
高中物理北师大版必修二《热学》教案引言：《热学》是高中物理必修课程的一部分，旨在通过学习热力学、热量传递和热机等内容，培养学生对热学基本概念和原理的理解与运用能力。
本教案将重点介绍《热学》的教学目标、教学重点和难点，以及具体教学内容和教学方法，帮助教师全面了解课程要求，合理安排课堂教学。
一、教学目标：通过本次教学，学生应该能够1. 理解热学的基本概念，包括热力学第一定律和第二定律；2. 掌握热量的传递方式，如传导、对流和辐射；3. 理解热机的工作原理与效率计算方法；4. 运用热学知识解决相关问题。
二、教学重点和难点：1. 教学重点：（1）热力学第一定律和第二定律的理解与应用；（2）热量传递方式的掌握和计算；（3）热机的工作原理与效率计算。
2. 教学难点：（1）对热力学第二定律的理解和应用；（2）热机设备的效率计算。
三、教学内容和教学方法：1. 教学内容：本单元主要包括以下几个部分：（1）热力学基本概念和定律；（2）热量传递方式；（3）热机的工作原理和效率计算。
2. 教学方法：（1）讲授法：通过教师的讲解，介绍热学的基本概念和定律，并简要阐述各个知识点的应用和实例。
（2）实验法：结合实际实验，让学生通过观察和测量来理解热量传递方式的特点和原理。
（3）讨论法：组织学生讨论热机工作原理和效率计算的方法，培养学生的问题解决能力和思维能力。
四、教学进度安排：本课程计划分为5个教学单元，预计每个单元的授课时间为2-3节课，具体安排如下：1. 第一单元：热力学基本概念和定律（1）教学内容：热学的发展历史、热力学基本概念、热力学第一定律和第二定律的内容;（2）教学方法：讲授法、讨论法；（3）教学时间：2节课。
2. 第二单元：热量传递方式（1）教学内容：传导、对流和辐射三种热量传递方式的原理和计算方法；（2）教学方法：实验法、讲授法；（3）教学时间：3节课。
3. 第三单元：热机的工作原理和效率计算（1）教学内容：热机的分类、热机的工作原理、效率计算等内容；（2）教学方法：实验法、讲授法、讨论法；（3）教学时间：3节课。
高中物理气体教案
教学目标：
1. 理解气体的基本性质和状态方程。
2. 掌握理想气体状态方程的应用。
教学重点：
1. 气体的基本性质。
2. 理想气体状态方程的推导与应用。
教学难点：
1. 理解气体的微观本质。
2. 掌握理想气体状态方程的计算方法。
教学过程：
一、导入
教师通过介绍气体的特点和应用，引出本节课的主题。
二、讲解
1. 气体的基本性质：教师介绍气体的分子速度较高，分子间空隙较大等基本性质。
2. 理想气体状态方程的推导：通过对气体分子的运动特点进行分析，推导出理想气体状态
方程PV=nRT。
3. 理想气体状态方程的应用：教师讲解如何利用理想气体状态方程进行问题分析和计算。
三、实验
教师设计一个与气体状态方程相关的实验，让学生观察实验现象，巩固理论知识。
四、练习
布置相关练习题，让学生运用所学知识进行解答，提高对气体状态方程的理解和应用能力。
五、总结
教师对本节课的知识点进行总结，强化学生对气体性质和状态方程的理解。
六、作业
布置相关作业，巩固本节课内容。
教学资源：
1. 教科书《高中物理》
2. 实验器材
3. 多媒体教学辅助工具
教学评价：
1. 学生课堂表现
2. 学生练习与作业完成情况
教学反思：
教学过程中应注重培养学生的实验观察和问题解决能力，引导学生主动学习，提高学习兴趣。
《气体的等温变化》教学设计【教学目标】1、理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系。
2、会通过实验的手段研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程。
3、通过对实验数据的分析与评估，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。
4、在实验探究过程中，培养学生相互协作的精神。
【教学重点】让学生经历一次探索未知规律的过程，掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解p-V 图象的物理意义。
【教学难点】学生实验方案的设计；数据处理。
【教学方法】实验探究【教学用具】气压传感器，自制可固定注射器，数据采集器，气球，空矿泉水瓶，底部钻孔的水瓶，注射器，乒乓球【课时安排】1课时（45分钟）【教学过程】一、课前准备：安放好器材，打开电脑并利用极域电子教室软件与分组实验的电脑建立连接。
二、引入新课：1、观看热气球视频：燃烧器喷出熊熊烈焰，巨大的热气球缓缓膨胀，可以带领人们到空中旅行，早在16世纪人们就开始利用热气球进行探险之旅，时至今日，热气球早已为人们的休闲娱乐服务，如果有朝一日，同学们也可以乘坐热气球翱翔于天空，想必也会对它的工作原理很感兴趣吧。
2、师问：室内打足气的轮胎放到烈日下暴晒，可能会有什么后果出现呢？出现这个后果的原因是什么参量发生变化了呢？学生：可能会爆胎，因为轮胎内的气体温度升高，进而引起轮胎内压强变大，有可能超过轮胎的限度，引起爆胎。
师问：怎样使凹陷的乒乓球恢复原状呢？又是什么参量变化了呢？学生：可以放进热水里，温度变高，引起压强变大，进而恢复原状总结：由此知道，对于气体来说，压强、体积、温度与质量之间存在着一定的关系。
高中阶段通常就用压强、体积、温度描述气体的状态，叫做气体的三个状态参量。
对于一定质量的气体当它的三个状态参量都不变时，我们就说气体处于某一确定的状态；当一个状态参量发1/ 10生变化时，就会引起其他状态参量发生变化，我们就说气体发生了状态变化。
气体的性质授课内容：例1、如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M。
不计圆板与容器内壁之间的摩擦。
若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于例2、活塞式抽气机的气缸容积为V，用它给容积为2V的容器抽气。
抽气机动作两次，容器中剩余气体的压强是原来的A．1/4 B．1/2 C．4/9 D．5/9例3、如图所示，a、b两点表示一定质量理想气体的p、T关系。
由图中可知，a、b两点所对应的理想气体的密度之比ρa︰ρb应为A．3︰1 B．1︰3 C．9︰2 D．2︰9例4、两个密闭的容器中装有同种气体。
在同一坐标系中分别做出它们的p-t图象，如图中I和II。
由图象可以看出A．气体II比I的体积大B．气体II比I的质量大C．气体II比I的密度小D．气体II比I的摩尔数小例5、如图所示，a、b、c表示一定质量的理想气体状态变化过程中的三个状态，图中ac线平行于横坐标轴，bc线垂直于横坐标轴，ab线的延长线通过原点O。
以下说法中正确的是A．由状态a到b是等温变化，气体内能不变B．由状态b到c是等容变化，气体内能不变C．由状态c到a是等压变化，气体内能增加D．由状态c到a是等压变化，气体内能减小例6、要使一定质量的理想气体由某一状态经过一系列状态变化，最后回到初始状态。
下列各过程可能实现这个要求的是A．先等容放热，再等压升温，最后再等温放热B．先等温膨胀，再等压升温，最后再等容吸热C．先等容吸热，再等温膨胀，最后再等压降温D．先等压升温，再等容吸热，最后再等温放热例7、一个气泡从恒温水池底逐渐上升到水面，将气泡中气体看作理想气体，分析这一过程中气体状态参量的变化和能量的变化。
气体的等温变化一、使用教材2019 年人教版普通高中物理选择性必修三第二章第2节《气体的等温变化》，高二第二学期。
二、实验器材1.引入实验乒乓球、热水（图1）2.学生实验创新自制教具：“气体等温变化实验装置”（图2）3.演示实验创新自制教具：“气体等温变化实验装置（电动）”（图3）图1 图2 气体等温变化实验装置图3 气体等温变化实验装置（电动）三、实验设计思路或创新点1.气体等温变化实验装置如图2，用注射器和压力表组装成气体等温变化实验的探究装置，便于携带和操作。
对比教材上的实验装置，不需要用油密封气体，方便长期存放。
取材简单，价格低廉，便于修理或者更换零件，降低了维修成本。
采用铜质转接头和硅胶管将注射器和压力表连接起来，防止漏气，实验效果明显。
2.气体等温变化实验装置（电动）（1）图3所示的装置在图2的基础上增加了电机带动注射器内活塞的移动，一方面避免了实验操作中因手抖引起的气柱长度测量不准的问题，另一方面可使气柱的长度以毫米的精度缓慢变化，使得可收集的实验数据大大增多。
（2）采用位移传感器测量气柱长度，降低了气柱长度的测量误差。
（3）采用压强传感器测量气体压强，一方面降低了压力表人工读数引起的测量误差，另一方面可以让气体的压强和气柱的长度同时显示在电脑上，节省了数据记录和处理的时间。
四、实验原理1.气体等温变化实验装置用注射器收集一段空气柱，压力表测量其压强，注射器上标明的刻度可以测量体积。
缓慢推动或拉动活塞，使空气柱压缩或膨胀，将空气柱的体积和对应的压强记录下来，描点、画图，通过图像处理实验数据，得出一定质量的气体在等温条件下压强与体积的定量关系。
2.气体等温变化实验装置（电动）用注射器收集一段空气柱，压强传感器测量其压强，位移传感器测量空气柱的长度。
因空气柱是一段圆柱形，横截面积恒定，其体积可用长度等效表示。
驱动电机缓慢推动或拉动活塞，使空气柱压缩或膨胀，传感器每秒记录一次压强传感器和位移传感器的示数。
物理热学气体问题教案高中目标：掌握理想气体状态方程，了解理想气体的性质和特点。
一、知识点概述1. 理想气体状态方程：PV = nRT2. 理想气体的性质：分子间距离远大于分子大小，分子间相互作用力可以忽略不计。
3. 理想气体的特点：气体分子运动快速自由，具有压弹性和膨胀性，压强与温度成正比。
二、问题讨论1. 一个气缸中有1mol氧气，在常温下的体积是多少？2. 如果将氧气的体积增加到原来的2倍，氧气的温度变为多少？3. 一定量的氢气在2L容器中的温度为300K，如果氢气的压强翻倍，温度为多少K？4. 一定质量的氦气在容器中的压强为2atm，温度为400K，氦气的体积是多少？三、解题步骤1. 根据理想气体状态方程PV = nRT，求解气体的体积、温度或压强。
2. 根据题目给定的条件，代入数据计算。
四、问题解答1. 解：根据PV = nRT，带入氧气的摩尔数n=1mol、常温下的气体常数R=8.31J/(mol•K)和常温下的温度T=298K，求解得到体积V = nRT/P =(1mol)(8.31J/(mol•K))(298K)/(1atm) ≈ 24.94L。
2. 解：由题知体积变为原来的2倍，则V'=2V，代入V'=2V、T'、P和T代入PV = nRT得到T'=2T=596K。
3. 解：由题知氢气的温度T=300K和压强增加一倍，即P'=2P，在PV=nRT中代入P'=2P、T'和T求解得到T'=600K。
4. 解：由题知氦气的压强P=2atm和温度T=400K，在PV=nRT中代入P=2P、V和T求解得到V=1L。
五、小结通过以上问题的讨论和解答，我们可以了解理想气体的状态方程及其应用，掌握理想气体的性质和特点，为进一步学习热学领域奠定基础。
第十四章气体一．气体的状态参量。
所谓状态参量是表征系统宏观性质或状态的量。
在这一章中，选取体积、温度、压强这三个状态量，它们可以确定地描述一定质量的某种气体的状态（此气体应处于热平衡状态）。
1．体积。
符号：V 单位：m3（立方米）2．温度。
符号：T 单位：K （开）是七个基本单位之一。
开尔文曾在热力学第二定律的基础上引入一种温标，叫热力学温标。
1990年国际温标规定以热力学温标为基本温标。
（相关内容可参见由黄淑清、聂宜如、申先甲编著的《热学教程》，高等教育出版社1994年第二版第一章温度）摄氏度与热力学温标的关系：t＝T－273.15k（如：水的三相点热力学温标为273.16K，换算到摄氏度为0.01℃。
）3．压强。
符号：p 单位：p a（帕）当气体的状态确定时，在气体内部各个方向上，气体的压强都相等。
二．气体压强数值的确定方法。
1．被一段液体封闭的气体压强的确定。
书P36－例题1。
乙图对此道问题，我们看到，当达到稳定状态之后，对于液体下表面，受到的力为：液体向下的压力、封闭的气体向下的压力、大气向上的压力。
它们三者大小的关系为：F大气＝F B＋F液。
因为三者作用面积是相等的，同时除以＝p B－p液。
所以被封闭气体的压强p B＝p0－p液＝p0－ghρ。
Example2：书P37）此题的分析方法与上题类似，我们可以从压强直接入手。
当达到稳定状态时，对于液体的下表面，向下的压强为大气压强p0和液体产生的压强ghρ（此处的h为竖直高度，h＝l·sin30°），向上的压强为封闭气体的压强p A。
所以有：p A＝p0＋030sinlg⋅ρ＝1.0×105+13.6×103×10×0.1×0.5h＝1.068×105（pa ） （1）1.0×105pa （3）9.32×104pa Example3：书P37－练习一2（3）如左图所示，对于与封闭气体接触p A ，向上的压强为液面差产生p 液和大气压p 0，当达到稳定p A ＝p 液＋p 0＝gh ＋p 0＝13.6×103×10×0.1＋1.0×105 ＝1.136×105（pa ）5paExample4：练习册P7－4（实验）大气压强约为76cm 汞柱，所以试管顶端所受压强应6cm 汞柱（8000pa ），如果顶部突然破裂，水银柱10cm 后，水银柱高度为76cm 。
2．在汽缸中被活塞封闭的气体压强的确定。
Example5：参考如左图，当达到稳定状态时，活塞受到向下的力为大气对活塞的压力F 大气和活塞本身的重力mg ，受到向上的力为被封闭气体产生的压力F A ，则有：F A ＝ F 大气＋mg除以力作用的面积S ，得到气体A 产生的压强p A ＝p 0＋Smg再如练习册P6－4（8）对活塞：mg ＋F 封闭气体＝F 大气＋F ，除以力作用面积S后得到：p ＝p0＋S F －Smg＝8.50×104（pa ）Example6（1）。
我们选取可以运动的物体为研究对象作如左图，达到稳定状态时，向下的大气汽缸重力应该与封闭气体产生的向上 F ＝F 大气＋mg除以汽缸横截面积S 后，则有： p ＝p 0＋Smg＝1.2×105pa第（2）小题分析方法相同：p ＝p 0－S mg三．气体实验定律 书P38－P39页。
对一定质量的某种气体来说，其压强p 、体积V 和热力学温度T 之间的关系是：T pV 是一个定值。
即：C T pV=（C 为常量）或可以表示为：222111T V p T V p = 注意： （1）此定律只对一定质量的气体适用，要明确研究对象是哪一部分气体。
（2）与状态变化的具体过程无关，所以要明确气体变化过程中的初、末状态。
（3）温度一定要用热力学温度，压强和体积单位要统一。
Example7：书P44－1已知：T 不变，p 1，V 1＝15L ，p 2＝p 1＋2.0×104pa ，V 2＝5L 求：p 1，p 2。
解：依据气体实验定律：222111T V p T V p =，则有p 1·15＝（p 1＋2.0×104）×5 ∴p 1＝1.0×104pa p 2＝p 1＋2.0×104 pa ＝3.0×104paExample8：书P45－7 已知：p 1＝p 0＋gh ρ；V 1； T 1＝（7＋273）K ＝280Kp 2＝p 0；V 2；T 2＝（27＋273）K ＝300K解：依据气体实验定律：222111T V p T V p ==12V V 1221T p T p ＝280100.1300)510100.1100.1(535⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯＝1.6四．气体的状态变化过程图线气体的状态变化可以用图像来表示。
例如在直角坐标系中，以横轴表示气体的体积V ，纵轴表示气体的压强p ，则称为p －V 图。
一般我们从气体的等温图线，等压图线和等容图线三个角度来描述（共九个图像）。
我们以p －V 图中的等温图像为例。
根据气体实验定律C TpV=（C 为常量），可以推出：pV ＝CT 。
当一定质量的气体在等温变化时，CT 为常量。
所以压强p 与体积V 应为反比关系（或p 与V1成正比），那么在p －V 图中的等温曲线应为双曲线在第一相限的部分。
又如，在p －T 图中的等容图像，因为C T pV =（C 为常量），可以推出：V CT p =。
当一定质量的气体在等容变化时，VC为常量。
所以压强p 与温度T 应为正比关系，那么在p －T 图中的等容线应为在第一相限的过原点的一条斜线。
其它图线请同学们自己画出后与下页图2对照。
Example8：练习册P9－练习三（B 组）5一定质量的气体，处于某一初始状态，现在要使它的温度经过状态变化回到初始状态的温度，用下列哪些过程可能实现？（A ）先保持压强不变使其体积膨胀，接着保持体积不变减小压强。
（B ）先保持压强不变使其体积减小，接着保持体积不变减小压强。
（C ）先使体积不变增大压强，接着保持压强不变使其体积膨胀。
（D ）先使体积不变减小压强，接着保持压强不变使其体积膨胀。
先分析（A ）：根据等压变化的V －T 图，我们发现体积膨胀，则温度也应上升（也就是说变化后气体的体积和温度数值都比初始状态大）；接着，根据等容变化的p －T 图，我们发现压强减小时，温度也应减小。
所以从整体过程看，气体的温度是先增大后减小的，是有可能回到初始时的温度大小的。
所以A 正确。
类似地，我们也可以确定D 选项也是正确的，请同学们自行证明。
首先我们观察到，所给图像的横坐标为t/℃，通过移轴，把纵轴移到原来的－273的地方。
这样相当于把原先的摄氏度转化为热力学温度。
得到左图的图像，它描述了两个一定质量的气体的等容变化。
那么V 1和V 2究竟谁更大呢？ 在p －T 图中的等容图像，因为C TpV=（C 为 常量），可以推出：V C T p =。
当一定质量的气体在等容变化时，VC为常量。
所以V C，所以V 1＞V 2。
思考：在p －V 图中，T 1和T 2的等温曲线如左图所示，那么T 1和T 2谁的温度更高呢？（答案在下页顶端，看看自己的判断是否正确？）答案：T2＞T1。
根据气体实验定律CTpV（C为常量），可以推出：pV＝CT。
所以T越大，则pV越大。
（相信给你两次机会，你的正确率是100% ）－练习二（A组）5如左图，判断一定质量的气体分别处于1、2、3时，首先请大家注意，1、2的连线并不过原点，所以从到2的过程并不是等容变化！那么我们可以画3条辅。
这样，3条虚线分别是3条p－T图中Example9的方法得出：以O－3而以O－1等容变化的气体体3条等容线上的一点。
所以V3＞V2＞V1。
五．气体分子运动与压强1．气体分子运动的特点（1）气体分子间距离较大。
所以气体分子间除了发生相互的碰撞以外，基本上没有相互作用力。
（2）气体分子除碰撞外都做匀速直线运动。
（3）大量分子的运动遵守一定的统计规律。
即：气体分子向各个方向运动的机会均等；气体分子运动的速率按一定的规律分布（分子平均速率增大，分子的平均动能也就增大了。
温度是分子平均动能的标志）。
2．气体压强的微观意义在单位时间内，单位面积器壁上受到的冲量的大小等于气压对器壁的压强。
